使用 LP8754EVM 评估模块：全面指南

在电子设计的世界里，对高性能电源管理组件的评估是产品开发的关键步骤。今天我们就来深入探讨一下德州仪器（TI）的 LP8754EVM 评估模块，为电子工程师们提供详尽的使用指南。

文件下载：LP8754EVM.pdf

一、概述

LP8754EVM 是 TI 用于展示 LP8754 集成电路的客户评估模块。LP8754 是一款高性能的多相降压转换器，专为满足便携式应用中最新应用处理器的电源管理需求而设计。它包含六个降压转换器内核，并组合成一个六相降压转换器，使得它在处理复杂的电源管理任务时表现出色。

这个评估模块由两块 PCB 板组成：LP8754 评估板和 USB 接口板，两块板尺寸相同，且 LP8754 板堆叠在 USB 接口板之上。

二、快速设置指南

2.1 软件安装与打开

EVM 软件通过图形用户界面（GUI）进行控制，它通过可用的 USB 端口与 EVM 进行通信。运行该软件的最低硬件要求包括：运行 Microsoft Windows® XP 或更高版本操作系统的 IBM PC 兼容计算机、一个可用的 USB 端口以及鼠标。

你可以从 www.ti.com 下载最新的软件压缩包，将其下载到本地硬盘后解压。确保 USB 接口板连接到评估板，并使用 USB 线将 USB 接口板连接到 PC。在断开被测单元（UUT）的电源后，打开解压后的文件夹，点击 lp8754_nnn.exe（nnn 为版本号）来启动软件。若软件窗口右下角显示“USB Board connected”，则表示连接成功。

2.2 电源供应设置

为 EVM 供电需要一个电源。对于 LP8754EVM 的满载测试，需要一个至少能提供 10 A 电流和 4 V 电压的直流电源；部分负载测试时，建议最小电流为 5 A。电源通过连接器 X3 连接到 EVM，且电源和电缆对 UUT 的阻抗必须较低，同时要尽量缩短电源线的长度。还可以使用连接器 X4 进行远程感应，以补偿电缆中的电压降。

在断开 UUT 的电源后，将电源设置为 3.7 V DC，电流限制设置为至少 5 A，并将电源输出关闭。将电源的正极端子（+）连接到 UUT 的 VIN，负极端子（-）连接到 GND（X3 电源输入端子块），检查板上的跳线是否设置为出厂默认配置。然后打开电源输出，并按照以下步骤操作：在评估软件 GUI 上点击 Assert VIOSYS，接着点击 Assert NRST，再点击 Read Registers 按钮，若按钮旁边出现绿色背景的就绪消息，且 GUI 显示“PWM”模式和“Master; 1/6 Phases Active”多相状态，则表示 EVM 已准备好使用默认寄存器设置进行测试。

2.3 效率测量注意事项

输出连接方面，建议使用适用于低至 500 mV 操作的电子负载或高功率系统源表仪器来加载 UUT，最大负载电流为 10 A。连接电子负载时要选择合适的线径，线阻过高会导致电源分配路径上的电压降，对输出电压的绝对值产生显著影响。将电子负载的正极端子（+）连接到 X1，负极端子（-）连接到 X2。在连接负载之前，建议将其设置为吸收 0 A 电流，以避免电源浪涌或可能的电击。

为获得最准确的效率测量，由于 PWB 迹线上的电压降会导致测量不准确，因此使用 TP14 测量输入电压，TP10 测量输出电压。在测量流入或流出 UUT 的电流时，要使用准确的直流电源/电子负载的电流表。若要对 UUT 进行非常精确的 Iq 测量，需通过移除板上的跳线 J2 断开输入保护齐纳二极管 D1，因为该二极管在连接时会产生一些泄漏，尤其是在高 VIN 电压下。此外，USB 接口板上的输出电压 ADC 会给 LP8754 的输出加载一个约数百 kΩ 的电阻，也可以移除 EVB 左下角 J11 焊盘之间的 0 Ω 电阻。

三、GUI 概述

评估软件有三个选项卡：Main, Config, and Advanced，它们共同为用户提供对 LP8754 整个寄存器映射的访问。

3.1 主选项卡

主选项卡提供了 EVM 的基本控制以及芯片状态视图。主要控制选项包括：

• Assert VIOSYS：勾选此复选框会向 LP8754 的 VIOSYS 引脚施加 1.8 V 电压，该引脚将启用芯片内部电压基准和 LDO，释放 POR 并启动 OTP 读取周期，VIOSYS 电压是系统 I2C 总线的参考电压。
• Assert NRST：勾选此复选框会向 LP8754 的 NRST 引脚施加 1.8 V 电压，从而启动上电序列。
• Assert SW Reset：若要对芯片进行完整的软件复位，可勾选并取消勾选此复选框。
• Assert NSLP：当该位被置位时，表示 LP8754 所供电的设备处于高负载状态，这将有效防止降压转换器进入低功耗 PFM 模式（ECO）。

建议的 LP8754 启动顺序是先置位 VIOSYS，然后使用 GUI 写入所有所需的配置位，最后置位 NRST。需要注意的是，NRST 引脚是 DVS（动态电压缩放）总线（即 SmartReflex™ 总线）的参考，在芯片响应 DVS 总线上的任何传输之前，必须先置位 NRST。

Bucks 部分提供了所有 6 个降压核心的状态信息，Mode 字段显示每个降压核心的模式信息，可能的值包括 Disabled、Soft Startup、PWM、PFM、ECO 和 Sleeping。“Multi-phase Status” 信息字段显示降压核心是配置为主模式还是从模式，以及有多少相处于活动状态。

USB 接口卡上的 ADC 用于测量降压转换器的输出电压，并在 GUI 上显示。“System Flags / Interrupts” 部分提供系统故障和警告数据，若中断因任何原因被设置，Interrupt active 字段将在红色背景上显示 “1”，导致中断的标志也将在主选项卡上显示。LP8754 上的中断只能通过向相关寄存器写入 “0” 来清除，每个标志旁边都有一个 Clear 按钮，可用于清除单个标志。

GUI 窗口底部的 “Auto Write” 复选框若被勾选（默认），任何勾选、取消勾选或下拉菜单选择操作都会立即向芯片寄存器发起 I2C 写入操作；若未勾选，用户可以点击 “Write Registers” 来更新芯片寄存器以匹配 GUI 上选择的配置。“Poll Status” 若被选中，软件将以固定间隔向 LP8754 发送查询，以检测芯片的状态，包括操作模式、多相状态和输出电流；若未选中，用户可以通过点击 “Read Registers” 来读取寄存器。在 EVM 上，可以使用系统 I2C 和 DVS（动态电压缩放）（即 SmartReflex）总线来与芯片进行接口，可从 Interface 下拉菜单中选择要使用的接口，“Bus Speed” 下拉菜单的选择会立即应用于两条总线，但要注意 DVS 总线工作时，NRST 必须为高电平。

3.2 其他选项卡和菜单

“Tools” 下拉菜单提供了另一种访问 LP8754 寄存器的方式，“Direct Register Access” 工具可用于读取或写入任何寄存器。使用直接寄存器访问时，建议取消勾选 poll status 复选框，这样 GUI 将只执行直接访问对话框中命令的读写操作。

“Config” 和 “Advanced” 选项卡为用户提供了下拉菜单和复选框，用于设置主选项卡未涵盖的部分寄存器空间，如输出电压控制等，具体功能可参考 LP8754 数据手册。

3.3 控制台

通过 View 下拉菜单中的选项可以显示或隐藏控制台，控制台可用于访问 LP8754 寄存器，只需通过逻辑寄存器名称即可读取或写入寄存器。控制台有许多集成宏，例如 register_name = register value 用于向可写 I2C 寄存器或逻辑寄存器写入值，若不提供参数，则返回当前寄存器值；wait (time) 用于等待指定毫秒数；advanced 用于切换到高级用户模式；user 用于从高级用户模式返回常规用户模式；iout (buck number) 用于返回所选降压核心的测量负载电流；i2c_bus 用于更改控制台和 GUI 与指定总线的串行总线通信；0x address = data 或 address[bits] = data 用于 I2C 读写命令。

控制台还支持使用脚本，若包含控制台支持命令的文本文件存储在评估软件可执行文件所在的同一文件夹中，则可以在控制台中输入文本文件名来启动脚本。评估软件自带了一组脚本，当点击 “Advanced” 选项卡上的 Power Saver、Balanced 或 High Performance 按钮时会加载这些脚本，它们分别对应节能、最大化负载瞬态性能或实现两者平衡的寄存器设置集合。点击 User 按钮将加载脚本 “script4.txt”，默认情况下该文件包含一个遍历所有输出电压设置（VSET_B0）的演示，用户可以根据需要修改该文件以进行特定的寄存器设置。

四、物料清单

文档中提供了 LP8754EVM 的详细物料清单，包括 PCB、电容、电感、电阻、二极管、连接器、传感器等各种元器件的制造商、型号、数量等信息。这对于工程师进行电路板的制作和维修具有重要的参考价值，你可以对照清单进行物料的采购和检查。

五、电路板布局

LP8754EVM 的电路板采用 4 层 PCB 结构，布线主要在顶层和底层进行。顶层有一个大铜区域，用于连接电感和输出电容的 VOUT 焊盘，并与负载端子相连；第二层是接地层，在高电流迹线下保持完整，为高频信号提供最短的返回路径；第三层是 VIN 层，围绕 LP8754 保持完整；底层也有大面积的接地铜区域，并设有可选输入电容的焊盘，可通过接地过孔散热。输入电容尽可能靠近 LP8754 放置，以缩短关键的 VIN 和 GND 迹线，输出电容和电感围绕输入电容布置。使用 0603 尺寸的输入和输出电容以及 2.0 mm x 1.2 mm 尺寸的电感，整个解决方案的面积约为 82.5 mm²。

六、LP8754 原理图

虽然文档中未详细展示原理图的内容，但原理图是电子工程师进行电路分析和设计的重要依据。通过查看 LP8754 的原理图，工程师可以深入了解电路的连接方式、信号传输路径以及各个元器件的作用，从而对评估模块进行更深入的研究和优化。

七、评估模块标准条款和条件

文档还包含了评估模块的标准条款和条件，包括交付、有限保修、相关补救措施/免责声明以及监管通知等内容。这些条款明确了评估模块的使用范围、保修期限和责任限制等重要信息，用户在使用评估模块前应仔细阅读并遵守这些条款。

通过以上的介绍，相信大家对 LP8754EVM 评估模块有了一个全面的了解。在实际应用中，工程师们可以根据具体需求和文档中的指导进行操作和调整。你在使用这个评估模块的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。